(Cu50Zr42Al8)100-xYx块状非晶合金形成能力和晶化行为研究

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采用电磁悬浮熔炼和铜模吸铸工艺制备出原子百分比为(Cu50Zr42Al8)100-xYx(x=0,1,3,4,5)的直径为(?)3mm的棒状合金。经XRD标定,(Cu50Zr42Al8)97Y3合金中存在少量的Cu10Zr7结晶相,其它的合金成分均呈非晶态结构。经DSC分析发现,添加稀土元素Y有利于提高Cu50Zr42Al8的热稳定性和非晶形成能力,且(Cu50Zr42Al8)99Y1的热稳定性和形成能力最强。对(Cu50Zr42Al8)100-xYx(x=0,3,4)三种样品做变温晶化分析,计算得出三种样品的玻璃转变激活能Eg分别为417.19KJ/mol、403.4KJ/mol、512.34KJ/mol,晶化激活能Ex为332.18KJ/mol、304.5KJ/mol、372.44KJ/mol,晶化峰值激活能Ep为327.70KJ/mol、360.5KJ/mol、404.5KJ/mol;且随着升温速率的加快,Tg、Tx、Lp都向高温区“漂移”,表现出明显的动力学特征。经计算得出三种样品的晶化过程阶段激活能曲线,发现(Cu50Zr42Al896Y4的阶段激活能整体上都比Cu50Zr42Al8的阶段激活能大很多。在晶化量小于50%时,(Cu50Zr42Al8)97Y3的阶段激活能小于Cu50Zr42Al8的阶段激活能,这与(Cu50Zr42Al8)97Y3中预先存在的结晶相会成为晶化过程中的形核质点有关,在晶化量大于50%时,(Cu50Zr42Al8)97Y3和Cu50Zr42Al8的阶段激活能相差不大。将Cu50Zr42Al8样品置于DSC设备中升温至介于Tg-Tx之间的753K、773K温度和高于Tx的793K、813K、833K温度,等温退火30min。经XRD和波谱分析发现,九个退火样品都发生了不同程度的晶化,晶化过程中析出相主要为Cu10Zr7和CuZr3。将真空管式退火炉升温至低于Tg的温度657K,介于Tg-Tx之间的温度697K、737K和高于Tx的温度777K、817K,分别对(Cu50Zr42Al8)96Y4进行30min等温退火。经XRD分析发现,前三个样品中没有明显的晶化相析出,与低于Tx等温退火的Cu50Zr42Al8相比较发现,结构驰豫过程对非晶合金是否发生晶化有重要的影响,即在晶化温度Tx以下等温退火,若驰豫时间足够非晶合金也会发生晶化。对777K、817K的等温退火样品经XRD和能谱分析发现,样品发生了明显的晶化,析出相主要为Cu10Zr7和CuAl2,且在Tx以上等温退火温度越高,析出晶化相的相对数量越多。
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